Praktisches Handbuch der gesamten Schweisstechnik: Erster Band Gasschweiß- und Schneidtechnik

310 Pages·1938·18.36 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. P. Schimpke, Ober-Ing. Hans A. Horn (auth.)

Praktisches Handbuch der
gesamten Schweißtechnik
Von
Prof. Dr.-Ing. P. Schimpke und Ober-Ing. Hans A. Horn
Direktor der Staat!. Akademie für Technik Direktor der Schweißtechnischen Lehr-und
Chemnitz Versuchsanstalt Charlottenburg
Erster Band
Gasschweiß- und Schneidtechnik
Dritte
neubearbeitete und vermehrte Auflage
Mit 347 TextabbiIdungen
und 22 Tabellen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1938
Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung
in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright 1938 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1938.
Softcover reprint of the hardcover 1s t edition 1985
ISBN 978-3-662-35543-5 ISBN 978-3-662-36371-3 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-36371-3
V orwort zur ersten Auflage.
Obwohl die neueren Schweißverfahren sich bereits weite, früher kaum geahnte
Anwendungsgebiete erobert haben, begegnet man häufig einer in diesem Fabrika
tionszweige kaum zu erwartenden Fachunkenntnis. Den Schweißanlagen liefernden
Firmen ist es selten möglich, dem Käufer ausreichende, persönliche Anweisungen
mit auf den Weg zu geben. So bleiben der Anfänger im Schweißen und die ein
Schweißverfahren neu aufnehmende Fabrik fast immer ihrem Schicksal über
lassen und zahlen viel unnötiges Lehrgeld. Um so mehr macht sich der Mangel
an für die Praxis geeigneter Fachliteratur geltend. Ein praktisches Handbuch
der neueren Schweißverfahren muß einmal möglichst schlicht geschrieben sein.
Es darf bei vielen Lesern nur geringe Vorkenntnisse voraussetzen. Andererseits
wird das Buch viel zu umfangreich, wenn es alle Schweißverfahren gründlich
genug behandeln will. Eine Einzeldarstellung der wichtigsten Verfahren erscheint
daher heute als das Gegebene und wird auch von vielen Seiten gewünscht.
Dem im vorigen wiedergegebenen Gedankengang folgend, haben die Verfasser
sich entschlossen, zwei getrennte Bücher,· eins über "Das autogene Schweißen
und Schneiden" und das zweite über "Das elektrische Schweißen" zu bringen,
von denen das erste hiermit der Öffentlichkeit übergeben wird. Sie wollen weiter
die unverkennbare Lücke in der an sich nicht armen Fachliteratur beseitigen
helfen und dem Schweißer und Handwerksmeister einen wirklichen Berater an
die Hand geben, in dem er alles Wissenswerte findet und verstehen kann. Der
meist wertlose Abdruck zahlreicher Firmenkatalogbilder ist nach Möglichkeit
fortgelassen. Besonderer Wert wurde darauf gelegt, alles Nebensächliche zu
umgehen und nur Wichtiges aufzunehmen. Vor allem soll dem Schweißer gesagt
werden: Was und wie kann ich mit Erfolg autogen schweißen und schneiden!
Wie muß ich die Arbeiten vorbereiten, wie sie nach dem Schweißen behandeln!
Wie sind die Geräte sachgemäß zu behandeln usw. Diesen Grundsätzen folgend,
wird das Buch aber auch für den Ingenieur und Fabrikleiter ebenso wertvoll
sein können, wie für den Schweißer selbst.
Möge uns die Lösung der gestellten Aufgabe befriedigend gelungen sein,
und das Buch zum weiteren Ausbau der Technik autogener Metallbearbeitung
beitragen.
Chemnitz, 1m August 1924.
Schimpke. Horn.
V orwort zur zweiten Auflage.
Die freundliche Aufnahme, die der ersten Auflage unseres ersten Bandes bei
Fachleuten und Laien zuteil wurde, berechtigt uns zu der Annahme, daß der
Weg, den wir bei der Bearbeitung des Themas beschritten haben, wohl der rich
tige war. Wenn wir trotzdem heute die zweite Auflage in zum Teil erheblich
umgestellter und erweiterter Form der Öffentlichkeit übergeben, so sind wir
uns natürlich bewußt, daß eine Erhöhung des Kaufpreises der weiteren Verbreitung
des Buches nicht gerade günstig ist; wir entsprechen mit der Erweiterung aber
insbesondere häufigen Wünschen und Anregungen aus dem Kreise der Leser
und der Teilnehmer an Schweißkursen.
Wesentliche Änderungen auf dem Gebiete der Gerätekonstruktion haben
entsprechende Berücksichtigung gefunden. Im Abschnitt "Azetylenentwickler"
mußten die neuerdings immer mehr eingeführten Hochdruckentwickler näher
besprochen werden. Die im Abschnitt "Die Technik des Schweißens" bezüglich
der Schweißung des Gußeisens und der Nichteisenmetalle gemachten Ausführungen
sind durch eine größere Anzahl Bilder von praktisch durchgeführten Schweißungen
weiter vertieft worden. Eine Ergänzung erfuhren ferner die Abschnitte "Die
Güte der Schweißnaht" und "Leistungen und Kosten der Schweißverfahren".
Der Schlußabschnitt über "Förderung des Schweißens" enthält bereits die ersten
genaueren Richtlinien für Schweißkurse. So glauben wir, dem augenblicklichen
Stande der Gasschmelzschweißtechnik gerecht geworden zu sein, und dürfen
eine freundliche Aufnahme der neuen Auflage in der engeren und weiteren Fach
welt erhoffen.
Chemnitz-Berlin, im März 1928.
Schimpke. Horn.
Vo rwort zur dritten Auflage.
Während die zweite Auflage dieses Bandes der ersten in knapp vier Jahren
folgen konnte, liegt zwischen der zweiten und der nun vorliegenden dritten
Auflage eine Zeitspanne von rund einem Jahrzehnt. Dies hat seine Ursache in
dem hinlänglich bekannten, der Machtübernahme voraufgegangenen wirtschaft
lichen Niedergang. Inzwischen sind nicht allein konstruktive Vervollkommnungen
und Neuentwicklungen an Schweiß- und Schneidgeräten zu verzeichnen, sondern
es hat sich im Laufe der verflossenen Jahre auch eine früher nur wenig bekannt
gewordene, heute aber zur Geltung gelangte, verbesserte und überlegene Technik
des Schweißens dicker Bleche - die Nachrechtsschweißung - eingebürgert,
die in der Neuauflage berücksichtigt ist.
Im gleichen Zeitraume machte die wissenschaftliche Erforschung der mit
der autogenen Metallbearbeitung zusammenhängenden metallurgischen Vorgänge
außerordentliche Fortschritte sowohl hinsichtlich des Gefügeaufbaus einer
Schweißverbindung und deren dynamischen Verhaltens, als auch bezüglich
Vorwort. V
geeignet legierter Zusatzwerkstoffe, die die Güte der Schweiße einschneidend
beeinflussen. Dies war um so notwendiger, als die Anforderungen an die
Werkstoffe selbst und damit an die Schweißverbindung immer mehr gesteigert
wurden. Andere damit verknüpfte wichtige Fragen, wie Steigerung der techno
logischen Gütewerte, auch bei hochfesten Baustoffen, Korrosionsfestigkeit,
Schweißbarkeit der zahllosen Leichtmetallegierungen, Wirtschaftlichkeit u. a.,
sind Gegenstand umfangreicher und fruchtbringender Untersuchungen gewesen,
die das an sich weit verzweigte Gebiet der Schweißtechnik erheblich förderten.
Die Verarbeitung dieser Erkenntnisse bedingte neben einer weitgehenden Um
stellung des Stoffes auch dessen Erweiterung.
Wenn wir daher von unserer ursprünglichen Richtlinie, den Buchinhalt auf
eine für den praktischen Schweißer möglichst einfache Form abzustimmen, in
der Neuauflage bewußt abgewichen sind und den zum Teil verwickelten theo
retischen Betrachtungen verschiedener Stoffgebiete mehr Platz eingeräumt
haben, so entsprechen wir damit einem seitens vieler Fachingenieure und Fach
lehrer häufig an uns ergangenen Wunsch. Ihm nachzukommen, erschien uns
gerechtfertigt, einmal, um dem Fachmanne, der in den Stoff tiefer einzudringen
gezwungen ist, eine zusammenfassende, erschöpfende Darstellung des theo
retischen Teiles an die Hand zu geben, zum anderen auch deshalb, weil dem
praktischen Schweißer genügend einfach gehaltene Büchlein zur Verfügung
stehen. Natürlich sind neben den theoretischen Erweiterungen die praktischen
Belange hinreichend und so erhalten geblieben, wie sie der Praktiker erwartet.
Gegenüber der vorigen Auflage sind außer der stofflichen Umgestaltung und
den oben bereits erwähnten Erweiterungen besonders hervorzuheben die Ab
schnitte über: Zusatzdrähte, Flußmittel, Aufbau der Schweiße und das Brenn
schneiden. Der umfassenden Behandlung des Brennschneidens glaubten wir
Rechnung tragen zu müssen, weil es zur Werkstoffvorbereitung für alle Schweiß
verfahren immer mehr an Bedeutung gewinnt und im Bande II (Elektrisches
Schweißen) nicht berücksichtigt ist.
Allen Wünschen, beispielsweise bezüglich der Erweiterung des Abschnitts
über Werkstoffprüfung, insbesondere über Metallographie restlos zu entsprechen,
war unmöglich, wenn nicht der an sich angewachsene Umfang des Buches un
tragbar werden sollte. Wir bitten deshalb um Nachsicht und erhoffen eine
günstige Aufnahme der neuen Auflage in der ganzen Fachwelt.
Chemnitz-Berlin, im September 1938.
Sehimpke. Horn.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
I. Einleitung. . . . . . 1
A. Allgemeines über Schweißen und Gasschmelzschweißung (autogene
Schweißung) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ., 1
Zusammenfügungsarbeiten S. 1. - Begriff des Schweißeos S. 1. - Arten
der Schweißverfahren S. 1. - Wesen der Gasschweißung S. 1. - Arten der
Gasschweißverfahren S. 2.
B. Die sonstigen neueren Schweißverfahren . . . . . . . . . . . 2
Die Wassergasschweißung S.3. - Die Thermitschweißung S.3. - Die
elektrischen Schweißverfahren. S. 4.
C. Überblick über die Einrichtungen von Gasschweißanlagen . 7
D. Die wichtigsten Eigenschaften der schweißbaren Metalle. 10
1. Allgemeiner Überblick. . . . . . . . . . 10
2. Besonderes über Stahl und Eisen . . . . 13
3. Grundlagen der Metallographie des Eisens 17
4. Besonderes über die Nichteisenmetalle . . 21
11. Die Einzeleinrichtungen für die GS8schweißung 25
A. Die Schweißgase 25
1. Sauerstoff . . . . . . . . . . . . . . 25
2. Brenngase . . . . . . . . . . . . . . 27
B. Azetylenanlagen, Schweißgeräte und deren Behandlung 41
1. Stahlflaschen für verdichtete Gase . . . . . . 41
2. Druckminderventile. . . . . . . . . . . . . 53
3. Azetylenerzeugungsanlagen . . . . . . . . . . 64
a) Allgemeines und Einteilung der Entwickler. 64
b) Entwicklerkonstruktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
c) Allgemeine Einrichtung und Behandlung der Azetylenentwickler 77
d) Nebeneinrichtungen der Azetylenerzeuger 85
e) Sicherheitsvorlage . . . . . . 88
4. Schweißbrenner. . ~ . . . . . . 93
a) Konstruktion und Arbeitsweise 93
b) Die Schweißflammen . . . . . . . . . . . 103
c) Behandlung und Handhabung der Brenner. HO
5. Zentrale Konstant- und Gleichdruck·Schweißanlagen . H3
6. Schweiß maschinen . H5
C. Das Schweißzubehör H7
1. Schläuche . . . . . H7
2. Brillen ...... . H8
3. Verschiedenes Zubehör ... H9
4. Zulegewerkstoff (Schweißdraht) 121
a) Stahlschweißdrähte . ." . . 122
b) Gußschweißstäbe ...... . 125
c) Nichteisenmetall-Schweißstäbe . 126
5. Flußmittel (Schweißpulver) . . . 130
111. Die Technik der GS8schweißung . . . . 133
A. Allgemeines über die Technik des Schweißens. 133
1. Die Schweißflamme . . . . . . . . . . . . 133
2. Die Führung des Schweißbrenners . . . . . 134
3. Vorbereitung der Werkstücke ...... . 140
4. Aufbau der Schweiße . . . . . . . . . . . 145
5. Nachbehandeln und Vergüten der Schweiße. 149
Inhaltsverzeichnis. VII
Seite
B. Die wichtigsten Anwendungsge biete der Stahlschweißung 150
1. Rohre und Rohrkonstruktionen 150
2. Behälter- und Kesselbau. . 161
3. Formstahlkonstruktionen . . . . 173
4. Schienenschweißungen . . . . . 175
5. Ausbesserungsschweißungen . . 176
C. Die Schweißung von Stahlguß . 182
D. Die Schweißung von Temperguß . 183
E. Die Schweißung von Sonderstählen 184
F. Die Schweißung plattierter Bleche 191
G. Die Schweißung von Gußeisen. 192
1. Vorgänge beim Gußeisenschweißen . . 192
2. Bekämpfung der Gußspannungen . . . 194
3. Ausführung von Gußschweißungen . . 196
H. Die Schweißung der Nichteisenmetalle 202
1. Kupfer und seine Legierungen . 203
2. Blei. . . . . . . 216
3. Zink. . . . . . . . . . . . 218
4. Nickel. . . . . . . . . . . 219
5. Die Leichtmetalle. . . . . . 221
IV. Das töten mit dem Schweißbrenner 233
A. Weichlötung . . . . . . . . 233
B. Hartlötung . . . . . . . . . 236
V. Das Brennschneiden (autogenes Schneiden) 239
A. Grundsätzliches über das Brennschneiden . 239
B. Die Schneideinrichtungen 240
1. Die Schneidbrenner. . . . . . . . 240
2. Die Schneidmaschinen . . . . . . . 244
C. Die Technik des Brennschneidens 249
1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . 249
2. Die Ausführung von Schneidarbeiten . . . . . . . . . . . . . . 250
3. Abhängigkeit des Schneidvorgangs von verschiedenen Bedingungen 254
4. Einfluß des Schneidens auf den Werkstoff . . . . . . . . . . . 257
5. Das Schneiden von Gußeisen . 260
6. Das Schneiden anderer Metalle. 262
7. Das Schneiden unter Wasser. . 262
D. Schnittleistungen. . . . . . . 264
VI. Die Güte der Schweißnaht und ihre Prüfung 267
A. Allgemeiner Überblick. . . . . . . 267
B. Prüfungen ohne Zerstörung der Schweißnaht 268
C. Prüfungen mit Zerstörung der Schweißnaht. 271
1. Festigkeitsprüfungen . . . . . . . . . . 271
2. Metallographische Prüfungen. . . . . . . 279
3. Chemische Prüfungen ......... 284
D. Untersuchung von Schweißspannungen 286
VII. Leistungen und Kosten der Gasscbweißverfahren. 288
VIII. Die Förderung der Schweißtechnik 296
Sachverzeichnis ... 298
Zeichen und Abkürzungen.
Abb. = Abbildung D.R.P.= Deutsches Reichs. A = Ampere
bzw. = be7;iehungsweise patent kWh = Kilowattstunde
d. h. = das heißt WE =. Wärmeeinheit s = Sekunde
s. = siehe at = Atmosphäre min = Minute
sog. = sogenannt atü = Atmosphären h = Stunde
u. dgl. = und dergleichen überdruck mm = Millimeter
usw. = und so weiter 10 = 1 Grad Celsius m=Meter
z. B. = zum Beispiel I" = 1 Zoll englisch m3 = Kubikmeter
-;- = bis vH = vom Hundert I = Liter
RM. = Reichsmark kg = Kilogramm
V = Volt t = Tonne
Druckfehlerberichtigung.
Seite 104, erste Gleichung: statt Mn lies richtig Me.
I. Einleitung.
A. Allgemeines über Schweißen und Gasschweißung
(autogene Schweißung).
Zusammenfügungsarbeiten. Die Gasschweißung (autogene Schweißung) gehört
zu den Zusammenfügungsarbeiten. Unter diesen verstehen wir lösbare oder
unlösbare Verbindungen zweier oder mehrerer Metallstücke. Die lösbaren Ver
bindungen sind in der Hauptsache die Verschraubungen und die Keilverbindungen.
Zu den nicht lösbaren oder starren Verbindungen sind vor allem die durch Falzen,
Nieten, Löten und Schweißen entstandenen zu rechnen. In Wettbewerb stehen
hier miteinander Nieten, Löten und Schweißen. Das Nieten erfordert zunächst
Herstellung der Nietlöcher und Niete und dann die eigentliche Nietarbeit einer
Nietkolonne von 3-:--5 Mann. Beim Löten, der dem Schweißen verwandtesten
Verbindungsart, wird zur Zusammenfügung der Metallstücke das Lot, ein leichter
schmelzbares Metall oder eine Legierung (ein Gemisch mehrerer' Metalle), benutzt.
Beide Verbindungsarten werden heute auf den meisten Anwendungsgebieten
mehr und mehr durch das Schweißen verdrängt.
Begriff des Schweißens. Man versteht unter Schweißen eine Zusammenfügung
zweier ähnlich zusammengesetzter Stofft eile derart, daß die Verbindungsstelle
mit den beiderseits benachbarten Teilen ein möglichst homogenes (gleichartiges)
Ganzes bildet. Man unterscheidet in der Hauptsache zwischen Pre ß s ch we iß un g,
bei der die Zusammenfügung der beiden Stofft eile unter Anwendung von Druck
in teigigem Zustande vor sich geht, und Schmelzschweißung, bei der sich
die Vereinigung in flüssigem Zustande der Schweißstelle, im allgemeinen ohne
Anwendung von Druck und mit oder ohne Hinzufügung neuen Werkstoffs,
vollzieht.
Arten der Schweißverfahren. In der vorstehenden Begriffsbestimmung des
Schweißens sind zwei Ausdrücke, Preßschweißung und Schmelzschweißung,
benutzt worden, die heute allgemein Anwendung finden. Unter weiterer Be
nutzung dieser Ausdrücke ergibt sich folgende Einteilung der Schweißverfahren :
1. Preßschweißung (Druckschweißung, teigiger Zustand des Werkstoffs):
a) Hammerschweißung (als Koksfeuer- oder Wassergasschweißung) ;
b) elektrische Widerstandsschweißung ;
c) Thermitpreßschweißung;
2. Schmelzschweißung (flüssiger Zustand des Werkstoffs):
a) Gasschmelzschweißung (autogene Schweißung);
b) Elektroschmelzschweißung (elektrische Lichtbogenschweißung);
c) gas-elektrische Schweißung (Arcatom- und Arcogenschweißung);
d) Thermitgießschweißung und Gußeisenschweißung nach dem Gießver
fahren.
Wesen der Gasschweißung (autogenen Schweißung). Die Bezeichnung "auto
gen" (selbsterzeugend), die für den deutschen Sprachgebrauch an und für sich
nicht glücklich gewählt ist, soll zum Ausdruck bringen, daß diese Schweißung
ohne Aufwand mechanischer Arbeit bewerkstelligt wird, was übrigens nur im
beschränkten Umfange richtig ist. Besser ist, wie schon im vorigen erwähnt, der
Schimpke-Horn, Handbuch I, 3. Aufl. 1